FR2488652A1

FR2488652A1 -

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Publication number: FR2488652A1
Application number: FR8025633A
Authority: FR
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1979-12-18
Filing date: 1980-12-03
Publication date: 1982-02-19
Also published as: FR2488652B1; DE2950964A1; IT8026590A0; JPS5698514A; GB2065770A; DD155539A1; IN153951B; HU183271B; SE8008896L; SE441851B; GB2065770B; CH652800A5; IT1134690B

Abstract

POUR LES MOTEURS A INJECTION DIRECTE ET A COMPRESSION D'AIR, OU LA CULASSE EST FORTEMENT SOLLICITEE THERMIQUEMENT, ET OU LE DIAMETRE DU CYLINDRE EST COMPRIS ENTRE 80 ET 150MM, LE SIEGE RAPPORTE DE LA SOUPAPE D'ECHAPPEMENT A AVANTAGEUSEMENT UNE HAUTEUR H INFERIEURE OU EGALE AU QUOTIENT DE "55" PAR LE GRADIENT MOYEN DE TEMPERATURE, MESURE EN KMM, SUR LA FACE INTERNE DE LA CULASSE. ON EVITE AINSI LES FISSURATIONS.FOR DIRECT INJECTION AND AIR COMPRESSION ENGINES, WHERE THE CYLINDER HEAD IS HEAVY THERMALLY STRAINED, AND THE DIAMETER OF THE CYLINDER IS BETWEEN 80 AND 150MM, THE SEAT SHOULD BE AN EXHAUST VALVE AT A GREATER HEIGHT OR LESS. EQUAL TO THE QUOTA OF "55" BY THE AVERAGE TEMPERATURE GRADIENT, MEASURED IN KMM, ON THE INSIDE SIDE OF THE CYLINDER HEAD. CRACKING IS THUS AVOIDED.

Description

L'invention a trait à un siège de soupape rapportéThe invention relates to an attached valve seat.

pour moteur à combustion interne, en particulier pour sou- for internal combustion engine, in particular for

pape d'échappement de moteur à combustion interne, à injec- internal combustion engine exhaust valve, injectable

tion directe et à compression d'air, o la culasse est fortement sollicitée thermiquement et o le diamètre de cylindre se situe entre 80 et 150 mm, le siège rapporté, vu en coupe transversale, étant conçu de forme générale rectangulaire. Les sièges de soupape rapportés pour moteurs à direct and air compression, where the cylinder head is highly thermally stressed and where the cylinder diameter is between 80 and 150 mm, the attached seat, seen in cross section, being designed in a generally rectangular shape. Valve seats added for engines with

combustion interne sont de nos jours le plus souvent fa- Internal combustion are nowadays most often fa-

briqués en fonte spéciale avec addition de chrome et de made of special cast iron with the addition of chromium and

molybdène. En général, ils résistent suffisamment aux sol- molybdenum. In general, they are sufficiently resistant to soils.

licitations. Cependant, dans les moteurs à combustion in- licenses. However, in internal combustion engines

terne, à injection directe et à compression d'air, il peut arriver, suivant le procédé de formation du mélange ou le procédé de combustion, et selon la conception du moteur, dull, direct injection and air compression, it can happen, depending on the mixture formation process or the combustion process, and depending on the engine design,

que l'entre-sièges entre la soupape d'admission et la sou- between the seats between the intake valve and the

pape d'échappement dans la culasse subisse des températures, côté chambre de combustion, de 400'C et plus. Ceci est exhaust valve in the cylinder head undergoes temperatures, combustion chamber side, of 400'C and more. this is

principalement le cas lorsqu'on prévoit une haute inten- mainly the case when high intensity is expected

sité de tourbillon d'air dans la chambre de combustion et air vorticity in the combustion chamber and

de petites ouvertures de chambre.small room openings.

Dans le cas de pareilles températures il peut In the case of such temperatures it can

arriver, que des fissures apparaissent dans le siège rap- happen, that cracks appear in the seat

porté de la soupape d'échappement, qui le cas échéant mè- worn from the exhaust valve, which if necessary

nent à des dégâts au moteur et à sa défaillance. Les fis- lead to engine damage and engine failure. The fis-

sures se forment le plus fréquemment dans la zone de l'entre- most commonly formed in the entre-

sièges, parce que c'est là que règnent les températures seats, because that's where the temperatures prevail

les plus élevées, d'o flexion la plus forte du fond de cu- the highest, whence the strongest bending of the bottom

lasse en raison des gradients élevés de température. Les contraintes de flexion du siège rapporté, dues à la flexion thermique, conduisent avec les contraintes mécaniques à la weary due to high temperature gradients. The bending stresses of the attached seat, due to thermal bending, lead with the mechanical stresses to the

formation de fissures décrite ci-dessus. crack formation described above.

C'est là qu'intervient l'invention qui a pour but, sans utiliser des matériaux onéreux et sans compliquer la fabrication ou la mise en place des sièges rapportés, de trouver une solution qui évite la formation de fissures dans This is where the invention comes in, which aims, without using expensive materials and without complicating the manufacture or fitting of the attached seats, to find a solution which avoids the formation of cracks in

les sièaes rapportés.the seats reported.

Conformément à la présente invention ce résultat est obtenu par le fait que la hauteur du sièee rapporté en mm In accordance with the present invention this result is obtained by the fact that the height of the seat reported in mm

est plus petite ou au plus égale au quotient entre le chif- is smaller or at most equal to the quotient between the number

fre "55" et le gradient moyen de température, mesuré en K/mm côté chambre de combustion de la culasse (h < 55/grad T en mm). fre "55" and the average temperature gradient, measured in K / mm on the cylinder head combustion chamber side (h <55 / grad T in mm).

La réflexion concluante est donc fondée sur la di- The conclusive reflection is therefore based on the di-

minution des efforts de traction dus à la flexion dans le siège rapporté, en ce sens que la hauteur des sièges est réduite, c'est-à-dire est limitée à une cote, o les efforts reduction in tensile forces due to bending in the attached seat, in the sense that the height of the seats is reduced, that is to say is limited to one dimension, o the forces

de traction peuvent encore être rattrappés par le matériau. of traction can still be caught up by the material.

Selon une autre caractéristique complémentaire de According to another additional characteristic of

l'invention, il est proposé que le gradient moyen de tempé- the invention, it is proposed that the mean temperature gradient

rature en K/mm soit déterminé à partir de la différence entre erasure in K / mm is determined from the difference between

les températures T1 sur la culasse, côté chambre de combus- temperatures T1 on the cylinder head, combustion chamber side-

tion, au centre de l'entre-sièges, et la température T2 à proximité de la paroi du cylindre, et que le quotient T grad = (T1 - T2)/a en K/mm est formé à partir de cette différence T1 - T2 et de l'écart a en mm entre les points tion, in the center of the inter-seat, and the temperature T2 near the cylinder wall, and that the quotient T grad = (T1 - T2) / a in K / mm is formed from this difference T1 - T2 and the difference a in mm between the points

de mesure.of measurement.

De cette manière on obtient le gradient moyen ef- In this way we obtain the average gradient ef-

fectif de température, qui est finalement déterminant pour temperature factor, which is ultimately decisive for

les réflexions sur lesquelles se base l'invention. the reflections on which the invention is based.

D'autres caractéristiques de l'invention ressorti- Other features of the invention emerge

ront de la description suivante d'un exemple de réalisation from the following description of an exemplary embodiment

représenté schématiquement sur les dessins. shown schematically in the drawings.

La figure 1 est une vue en plan représentant une disposition des sièges rapportés dans une culasse, vus du côté de la chambre de combustion, FIG. 1 is a plan view showing an arrangement of the seats added in a cylinder head, seen from the side of the combustion chamber,

La figure 2 est une vue en coupe suivant la Iigne II- Figure 2 is a sectional view along the line II-

Il de la-figure 1, et La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne It of Figure 1, and Figure 3 is a sectional view along the line

III-III de la figure 1, avec esquisse de la déformation ther- III-III of figure 1, with sketch of the thermal deformation

mique de la paroi de la culasse.mique from the cylinder head wall.

Sur les figures 1 à 3, le cylindre d'un moteur à In FIGS. 1 to 3, the cylinder of an engine with

combustion interne est désigné par 1 et-la culasse, essen- internal combustion is designated by 1 and-the cylinder head, essen-

tiellement fabriquée en fonte grise, par 2. partly made of gray cast iron, by 2.

Le cylindre 1 présente un diamètre D et son centre est formé par l'intersection de deux axes x, y. A l'intérieur du diamètre D sont mis en place dans la culasse 2 un sièqe The cylinder 1 has a diameter D and its center is formed by the intersection of two axes x, y. Inside the diameter D are placed in the cylinder head 2 a seat

rapporté 3 plus petit d'une soupape d'échappement non repré- reported 3 smaller than an exhaust valve not shown

sentée et un siège rapporté 4 plus grand d'une soupape d'ad- felt and an attached seat 4 larger than an intake valve

mission également non représentés. Comme on peut le voir sur la figure 1, les centres des sièges rapportés 3,4 se situent sur un axe w qui, bien mission also not represented. As can be seen in FIG. 1, the centers of the attached seats 3,4 lie on an axis w which, although

que parallèle, est pourtant décalé latéralement d'une dis- that parallel, is however laterally offset by a dis-

tance e par rapport à l'axe x. Si pendant le fonctionnement le moteur est sollicité thermiquement de telle façon que tance e with respect to the x axis. If during operation the engine is thermally stressed in such a way that

côté chambre de combustion à la surface de paroi de la cu- combustion chamber side on the wall surface of the tank

lasse 2 dans la zone de l'entre-sièges, à savoir dans la partie entre les deux sièges rapportés 3, 4, apparaissent des températures de 4000C et plus, la paroi de la culasse 2 fléchit, tel que représenté sur laficure 2, notamment en direction de l'axe z vers la chambre de combustion de manière weary 2 in the area between the seats, namely in the part between the two attached seats 3, 4, temperatures of 4000C appear and more, the wall of the cylinder head 2 bends, as shown in laficure 2, in particular in the direction of the z axis towards the combustion chamber so

telle qu'il doive en résulter une formation de fissures - as it should result in the formation of cracks -

dans la zone 5 du siège rapporté 3 pour la soupape d'échap- in zone 5 of the attached seat 3 for the exhaust valve

pement. Pour éviter cela, on mesure à la surface côté cham- pement. To avoid this, we measure the surface on the cham-

bre de combustion de la paroi de la culasse 2 1a température combustion breech of the cylinder head wall 2 1a temperature

T1 au point 6, donc au milieu de l'entre-sièges, et la tem- T1 at point 6, so in the middle of the inter-seat, and the time-

pérature T2 au point 7 à proximité de la paroi du cylindre 1, puis on déduit T2 de T1 et on divise la valeur par l'écart a, mesuré en mm, entre les deux points 6 et 7. On obtient temperature T2 at point 7 near the wall of cylinder 1, then we deduce T2 from T1 and divide the value by the difference a, measured in mm, between the two points 6 and 7. We obtain

le gradient moyen de température, grad T en K/mm. the average temperature gradient, grad T in K / mm.

Si l'on doit donc éviter une formation de fissures dans les sièges rapportés 3, 4, il faut que leur hauteur h en mm soit plus petite ou au plus égale à 55/Qrad T. Il faut encore signaler pour finir, que l'écart a peut aussi être déterminé en déduisant l'écart e de la If it is therefore necessary to avoid the formation of cracks in the attached seats 3, 4, their height h in mm must be smaller or at most equal to 55 / Qrad T. Finally, it should also be noted that the deviation a can also be determined by deducting the deviation e from the

moitié du diamètre de cylindre D/2 (a = D/2 - e en mm). half the cylinder diameter D / 2 (a = D / 2 - e in mm).

Claims

REVENDICATIONS:CLAIMS:

1. Siège de sou'ape rapporté pour moteur à combus- 1. Valve seat added for combustion engine

tion interne, en particulier pour soupape d'échappement de internal tion, in particular for the exhaust valve of

moteur à combustion interne, à injection directe et-à com- internal combustion engine, direct injection and -with

pression d'air, o la culasse est fortement sollicitée ther- miquement et o le diamètre de cylindre se situe entre 80 air pressure, where the cylinder head is highly thermally stressed and where the cylinder diameter is between 80

et 150 mm, le siège rapporté étant conçu, vu en coupe ra- and 150 mm, the attached seat being designed, seen in cross section

diale, de forme générale rectangulaire, caractérisé par le fait que la hauteur (h) du siège rapporté (3, 4) en mm est inférieure ou au plus égale au quotient entre le chiffre "55" et le gradient moyen de température (grad T), mesuré en K/mm, du côté chambre de combustion de la culasse (2) diale, of generally rectangular shape, characterized in that the height (h) of the attached seat (3, 4) in mm is less than or at most equal to the quotient between the number "55" and the average temperature gradient (grad T ), measured in K / mm, on the combustion chamber side of the cylinder head (2)

(h < 55/grad T en mm).(h <55 / grad T in mm).

2. Siège de soupape rapporté, selon la revendica- 2. Valve seat attached, as claimed

tion 1, caractérisé par le fait que le gradient moyen de température (grad T) en K/mm est déterminé à partir de la tion 1, characterized in that the average temperature gradient (grad T) in K / mm is determined from the

différence entre les températures côté chambre de combus- difference between the temperatures on the combustion chamber side

tion sur la culasse (2) dans le centre de l'entre-siège tion on the cylinder head (2) in the center of the inter-seat

(6 {T1}) et la température (7 {T2}) à proximité du dia- (6 {T1}) and the temperature (7 {T2}) near the di-

mètre de cylindre (D), et que le quotient (grad T = T1 - T2) /a en K/mm) est formé à partir de cette différence (T1 T2) meter of cylinder (D), and that the quotient (grad T = T1 - T2) / a in K / mm) is formed from this difference (T1 T2)

et de l'écart (a) en mm entre les points de mesure (6, 7). and the distance (a) in mm between the measurement points (6, 7).